PWM, CPPM, CCPM, PPM, S.Bus, S.Port.... Késako ??

Un petit résumé des différents acronymes dans notre merveilleux monde du modélisme.
Pour info, si vous cliquez sur les images vous serez rediriger vers une version en plein écran.

Il y a plein de protocoles différents qui ne sont pas compatible entre eux (sinon il faut utiliser un convertisseur).

Dans le monde RC, voici les principaux protocoles que l'on rencontre

PWM (Pulse Width Modulation) ou MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion):
C'est une sortie classique sur le RX pour piloter un servo. Une seule voie est transmise. Un signal carré est envoyé en permanence au servo. La largeur de l'état haut donne la position (largeur de 1500µs = neutre, largeur de 1000µs = servo au mini, etc..). Un nouveau signal PWM est envoyé tout les 20ms.
Petite note pour les RXs Spektrum, c'est ici que l'on comprend la différence entre le mode 11ms et 22ms. Par contre, attention ! certains vieux servos analogique n'aiment pas recevoir une commande trop rapide. Il grogne et chauffe...

Ci-dessous une capture réalisée sur un X4R-SB (mode D16/16voies, firmware non-EU).

Les signaux PWM sont envoyés tous les 18ms.
Sur la voie 1, 0.988ms (ou 988µs) correspondant à -100%
Sur la voie 2, 1.5ms (ou 1500µs) correspondant à 0%
Sur la voie 3, 2.012ms (ou 2012µs) correspondant à +100%
D'ailleurs, c'est ici que l'on comprend comment fonctionne les servos digitaux narrow band (ou servos à bande étroite).
Chez Futaba, le neutre est à 1520µs +/-500µs. Certains servos (souvent utilisés sur l'AC des hélicos) sont des 760µs (+/-250µs).
Qu'est ce que cela veut dire "un servo 760us" ? Et bien, cela veut tout simplement dire que la largeur d'impulsion est 2x moins large qu'un servo classique (analogique ou digital).
Quelle utilité ? Et bien, comme l'impulsion est 2x moins large, alors on peut l'envoyer 2x plus souvent. Donc, la latence est réduite de moitié: rafraichissement du servo tous les 10ms au lieu de 20ms.

PPM ou CPPM (Pulse Position Modulation) ou MPI (Modulation en Position d'Impulsions):
C'est utilisé par de nombreux contrôleurs (type Naza ou autre) et aussi utilisé pour l'écolage. Là, on transmet 8 voies (voir 12 dans certains cas) avec un seul signal (= un seul fil). Ce protocole est assez lent.

Pour ceux que cela intéresse, on voit que chaque voie peut faire 2ms (2000µs, voir explication sur le PWM) de largeur au max (temps entre 2 impulsions). Avec 8 voies, cela fait 8 x 2ms = 16ms. Donc cela fait une pause de 4ms (période de 20ms - 16ms) entre 2 trames, si la période de la trame est 20ms (comme sur l'image ci-dessus).
Avez-vous déjà entendu parler du "firmware 27ms" sur le RX D4R-II afin d'utiliser jusqu'à 12 voies en PPM ? Mais qu'il faut aussi utiliser cette version de firmware pour éviter un problème en utilisant 8 voies ?
En fait FrSky utilisait une trame de 18ms au lieu de 20ms dans le firmware original. Du coup, c'est le drame et cela ne fonctionne pas. En effet avec 18ms, cela laisse seulement 2ms de pause → 18ms - (8 x 2ms) = 2ms. Hors, 2ms correspond à une largeur d'impulsion valide pour une 9ème voie (qui serait en position max, soit 2ms). Du coup, l'appareil recevant cette trame va comprendre qu'il y a 9 voies, au lieu de comprendre que ces dernières 2ms est une pause entre 2 trames...
Là où c'est encore plus vicieux, c'est que si les 6 premières voies sont au max et que les 7 & 8ème voies sont aux neutres, cela donne 6 x 2ms + 2x 1.5ms = 15ms et là, ça passe, car il y a 3ms (18ms - 15ms) de pause. Au final, ça marche jusqu'au moment où les 8voies approchent le max et bouum, le modèle est crashé.
Avec le firmware 27ms, cela donne 12 x 2ms = 24ms. Soit 3ms de pause entre 2 trames. Dans ce cas là tout marche normalement.
Vous conclurez aussi que plus on transmet de voies, plus longue est la trame. Ce qui ajoute une latence et ça, c'est mal.
Quand vous avez le choix, privilégiez toujours le S.Bus.

Quelques captures d'écran réalisé avec un X4R-SB couplé avec un convertisseur FrSky S.Bus vers CPPM:
On voie que la trame PPM dure 21ms. La 1ère trame correspond aux 8 voies au max et la 2ème trame aux 8 voies au minimum.
On notera qu'avec du PPM 8 voies, on obtient une nouvelle position tous les 21ms (à comparer au 18ms sur une sortie PWM classique chez FrSky).


Sur cette capture, on voie que la trame dure 28ms lorsque l'on met le jumper sur le convertisseur afin de générer 12 voies (le taux de rafraichissement est encore plus lent).



S.Bus (Serial Bus):
C'est Futaba qui l'a inventé. Là, on transmet 16 voies proportionnelles (sur 11bits, soit une résolution de 2048) + 2 voies digitales avec une trame digitale sur un seul fil. Le protocole est rapide.
NB: ces 2 dernières voies digitales ne peuvent prendre que la valeur min ou max  (résolution de 2) et ne sont pas utilisées chez FrSky.
Comme indiqué dans la section PPM, lorsque vous avez le choix, privilégiez toujours le S.Bus. Ci-dessous une capture d'écran qui devrait vous convaincre.
Le taux de rafraichissement est de 9ms (firmware non-EU) seulement (à comparer aux 21, 27 ou 28ms du PPM) et en plus on transmet 16 voies proportionnelles à chaque fois (au lieu des 8 ou 12 voies) !

Voici à quoi ressemble une trame S.Bus en détails:

Pour ceux qui veulent en savoir encore plus:

c'est une connexion UART avec un baud composé de 1 start bit + 8 data bit + 1 even parity bit + 2 stop bit (8E2).
Le baudrate est de 100 000 bit/s
Le bit de poids fort (MSB) est envoyé en 1er. La logique est inversé (état haut = '0', état bas = '1').

En clair, 12 bit envoyé physiquement (en vrai) sur le port S.Bus correspond a 1 byte (ou octet) de donnée utilisable.
Une trame complète est composée de 25 bytes de données.

La trame est composé comme cela:
[startbyte] [data1] [data2] [data3] .... [data22] [flags] [endbyte]

startbyte
C'est toujours 8'b11110000 (0xF0).
Cela indique le début d'une transmission.

[data1] [data2] [data3] .... [data22]
Cette concaténation de data correspond aux 16 voies proportionnelles
[ch1, 11bit][ch2, 11bit] .... [ch16, 11bit]
La voie/channel 1 utilise 8bits du byte data1 et 3bits du byte data2
La voie/channel 2 utilise 5bits du byte data2 et 6bits du byte data3
etc...
22 bytes de data = 22 x 8bits = 176bits
16 voies de 11bits = 16 x 11bits = 176bits
Le compte est bon !!

Ça donne cela:

Code:

        channels[0]  = ((buffer[1]    |buffer[2]<<8)                  & 0x07FF);
        channels[1]  = ((buffer[2]>>3 |buffer[3]<<5)                  & 0x07FF);
        channels[2]  = ((buffer[3]>>6 |buffer[4]<<2 |buffer[5]<<10)  & 0x07FF);
        channels[3]  = ((buffer[5]>>1 |buffer[6]<<7)                  & 0x07FF);

flags
bit7 = voie/channel 17 = voie digital uniquement (0x80)
bit6 = voie/channel 18 = voie digital uniquement (0x40)
bit5 = trame perdue, équivalent à 1 clignotement de la LED rouge sur le récepteur (0x20)
bit4 = failsafe activé (0x10)
bit3 = n/a
bit2 = n/a
bit1 = n/a
bit0 = n/a

endbyte
C'est toujours 8'b00000000 (0x00).
Cela indique la fin de transmission de la trame S.Bus.

Chaque voie est donc codée sur 11bits. Si vous avez le servo (ou carte de vol) qui va bien en face, c'est plus précis et rapide que le PPM.

S.Bus2 (Serial Bus 2):
C'est le bus série de télémétrie Futaba. Tous les capteurs parlent sur le même fil.

S.Port (ou Smart Port ou Sport):
C'est le bus série de télémétrie FrSky. Tous les capteurs parlent sur le même fil.



Pour info il y a aussi:
CCPM:
A ne pas confondre avec CPPM, c'est un type de mixage utilisé pour les hélicoptères avec barre de Bell. Qui n'a donc rien à voir avec les protocoles ci-dessus. Programmer un hélico avec barres de Bell sous OpenTX 2.1

DSM2/DSMX (Digital System Multiplexer):
Protocole de Spektrum moins sensible aux bruits et interférences. DSMX est la nouvelle version du protocole.

ACCST (Advanced Continuous Channel Shifting Technology):
C'est le protocole FrSky avec télémétrie utilisé sur les Taranis, Horus et module XJT.

FASST (Futaba Advanced Spread Spectrum Technology):
C'est le protocole haut de gamme de chez Futaba. C'est aussi le 1èr protocole 2.4GHz utilisé chez Futaba.

FASSTest:
Évolution du FASST avec l'ajout de la télémétrie et du S.Bus2.

FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum):
Protocole récent chez Futaba (incompatible avec le FASST) pour ses radio moins haut de gamme.

S-FHSS:
Évolution du FHSS avec l'ajout de la télémétrie et du S.Bus2.

HoTT (HOpping Telemetry Transmission):
Protocole avec télémétrie de chez Graupner.

Duplex 2.4 GHz:
Protocole avec télémétrie de chez Jeti.
A noter que chez Jeti (uniquement pour les radios DC-24 et DS-24) avec l'ajout d'un satellite RSAT 900MHz Duplex EX ont obtient une double connexion en 2.4GHz et en 900MHz. La connexion 900MHz servant alors de liaison de secours.

Hello mon garenne préféré,

Puis-je suggérer d'ajouter la définition de l'acronyme :
PWM : Pulse Width Modulation
PPM : Pulse Position Modulation
S.Bus : Serial Bus

On en parle souvent aussi :
DSM2 / DSMX: Digital System Multiplexer : Protocole de Spektrum moins sensible aux bruits et interférences. DSMX est la nouvelle version du protocole.

Sinon, comme d'hab :

je deviens de plus en plus cuniphile (néologisme Frskynien), merci de ces précisions.

Le lapintutorien a encore frappé!!!

Voila encore un tuto très utile.

merci

Merci à tous !!

Bien vu mon Coyotte. J'ajoute cela très rapidement.

Bien vu ces explications Merci
pierre

Je viens d'ajouter une explication supplémentaire sur le protocole PPM/CPPM.

Ajout d'explication sur le PWM est les servos 760µs.

Bon, j'ai craqué. Je viens de m'offrir un petit analyseur logique. Je vais pouvoir mettre des diagramme explicatif supplémentaire.

Lequel as-tu pris ?

J'ai pris cela: Foxnono saleae Logic Analyseur USB 8 canaux 24MHz

Apriori, c'est une copie de cela: Saleae Logic 8

Il est probablement beaucoup moins bien, mais pour ce que je vais en faire, c'est parfait. Et puis, c'est surtout pour pouvoir utiliser leur soft (qui lui est tip-top).

Si tu veux, je te ferais un retour d’expérience par MP lorsque je l'aurai reçu.

Encore des explications très claires, merci Lapinfou. Tu es devenu la bible de ce forum !

Merci !!

J'ai enfin reçu mon nouveau jouet. Du coup, j'ai fait mes propres captures d'écran (vous pouvez cliquer sur les images pour les afficher en plein écran).
J'en ai profité pour regarder plus en détails le fonctionnement du S.Bus.

En espérant que cela vous intéresse.

J'ai aussi ajouté les autres protocoles 2.4GHz courant.

Alors là, je dis "Môsieur le Lapaing"
La qualité de ce que tu produis ne fait qu'augmenter au fil du temps !
Chapeau !!!!!

Coyote

Rhoooo....
Tu vas me faire rougir !!
Merci pour le compliment.

Merci pour ces explications. As tu des infos sur le PCM ?

PCM dans le modélisme ?? Pour moi, le PCM c'est la sortie d'un convertisseur ADC (analogue en entée, digital sur 1 ou plusieurs bit en sortie).

chez Futaba c'est ou c'était Pulse Code Modulation.

Pour completer cet excellent post, voici des informations sur le PCM.
http://serge.laforest.free.fr/pcm/PCM.htm#ancre04

OK, merci pour les infos. J'ai commencé le modélisme il y a seulement quelques années. Du coup, c'est 2.4GHz direct. Je n'ai pas connu toutes les évolutions 71MHz, 41MHz, PCM, etc...

l'idée du PCM est reprise dans nos radios 2.4GHz puisque il y a une identification du couple émetteur/récepteur par un codage ce qui nous oblige à un appairage des ensembles ( communément bind ).

Bonjour,
Est-ce que le protocole S-Bus est le même chez tous les fabricants, Futaba, JR/Spektrum, FRSky... etc  ?

Oui. A ma connaissance le S.Bus est uniquement présent chez Futaba (le créateur) et FrSky.